Чому вибирати титанові сплави

ВСТУП

Титан був визнаний як елемент (символ Ti, атомний номер 22 і атомний вага 47,9) протягом щонайменше 200 років. Однак комерційне виробництво титану не розпочалося до 1950-х років. У той час титан був визнаний за його стратегічне значення як унікальний легкий, високоміцний легальний матеріал, який був конструктивно ефективним металом для критичних, високопродуктивних літальних апаратів, таких як реактивні двигуни та компоненти планера. Всесвітня продукція цього оригінально екзотичного металу "Космічний вік" та його сплави з тих пір зросла до більш ніж 50 мільйонів фунтів щорічно. Підвищена продуктивність і ефективність виробництва металевої губки та мельниці, вдосконалені технології виробництва та значно розширені ринкові бази різко знизили ціну на титанові вироби. Сьогодні титанові сплави є загальними та легко доступними інженерними металами, які конкурують безпосередньо з нержавіючою та спеціальною сталями, мідними сплавами, сплавами на основі нікелю та композитами.


Будучи дев'ятим найбільш багатим елементом у Земній корі та четвертим найбільш рясним структурним металом, нинішній світовий запас сировини для отримання металевого титану практично безмежний. Значний невикористовуваний губчата, плавильна та переробна здатність титану в усьому світі може забезпечити постійне зростання в нових, великих обсягах застосуваннях. На додаток до своїх привабливих характеристик високої міцності для щільності для аерокосмічного використання, виняткова корозійна стійкість титану, отримана з його захисної оксидної плівки, мотиваційно широко застосовується в морських, морських, розсольних та агресивних промислових хімічних службах протягом останніх п'ятидесяти років. Сьогодні титан та його сплави широко використовуються для аерокосмічних, промислових і споживчих застосувань. Крім авіаційних двигунів та літальних апаратів, титан також використовується в наступних областях: ракети, космічні апарати, хімічна і нафтохімічна продукція, виробництво та переробка вуглеводнів, виробництво електроенергії, опріснення, зберігання ядерних відходів, контроль забруднення, вилуговування руд та відновлення металів, офшорні морські глибоководні пригоди, кораблі ВМФ та ін.


Привабливі механічні властивості

Титан та його сплави демонструють унікальне поєднання механічних та фізичних властивостей та корозійної стійкості, що зробило їх бажаними для аерокосмічної, промислової, хімічної та енергетичної галузей.


Корозія та ерозійна стійкість

Титанові сплави виявляють виняткову стійкість до широкого спектру хімічних середовищ і умов, що забезпечуються тонкою невидимою, але надзвичайно захисною поверхневою оксидною плівкою. Цей фільм, який в першу чергу являє собою TiO2, дуже міцний, прикріплений і хімічно стабільний. Це може спонтанно і миттєво переробляти себе, якщо він механічно пошкоджений, якщо в навколишньому середовищі присутні незначні сліди кисню або вологи. Титан відомий своєю підвищеною стійкістю до локалізованої атаки та корозійної стійкості в водних хлоридах. Титанові сплави також визнаються за їх високу стійкість


Інші привабливі властивості

Відносно низька щільність титану, що на 56% порівняно з сталлю, а половина - нікелем та міддю, означає вдвічі більший обсяг металу на вагу та набагато привабливіші витрати на метал, коли вони зважуються на інші метали за розміром. Одночасно з більшою міцністю це, очевидно, переводить набагато легші та / або менші компоненти як для статичних, так і для динамічних структур та компонентів.


Титанові сплави виявляють низький модуль пружності, який приблизно вдвічі нижчий за сталі та нікелеві сплави. Це підвищена еластичність (гнучкість) означає зменшення згинальних і циклічних напруг, що робить його ідеальним для пружин, сильфонів, імплантатів тіла, стоматологічних світильників, динамічних морських стояків, бурильних труб та різного спортивного обладнання. Титан, властивий не реактивності (нетоксичний, неалергенний і повністю біосумісний) з організмом, керував широким застосуванням в протезних пристроях та ювелірних прикрасах. Виходячи з унікального поєднання високої міцності, низького модуля та низької щільності, титанові сплави виявляються більш стійкими до удару та вибуху, ніж у більшості інженерних матеріалів. Ці сплави мають коефіцієнти теплового розширення, які значно менше, ніж сплави алюмінію, чорних, нікелевих та мідних сплавів. Цей низький рівень експансії дозволяє покращувати сумісність інтерфейсу з керамічними і скляними матеріалами та мінімізувати вибухові та втоми під час термічного циклу. Титан, по суті, немагнітний і ідеально підходить для мінімізації електромагнітних перешкод. При ліквідації титан та його ізотопи виявляють надзвичайно короткий радіоактивний період напіврозпаду і не залишаються "гарячими" протягом більше кількох годин.


Характеристики теплопередачі

Титан був дуже привабливим і добре зарекомендував себе теплообмінним матеріалом в оболонці / трубці, пластині / каркасі та інших типах теплообмінників для нагрівання чи охолодження процесу, особливо на охолодженнях морської води. Ефективність теплообміну теплообмінника може бути оптимізована через наступні корисні властивості титану:


  • Виняткова стійкість до корозійної та рідкої ерозії

  • Надзвичайно тонка, електропровідна поверхнева плівка оксиду

  • Тверда і гладка поверхня

  • Поверхня, яка сприяє конденсації

  • Розумно хороша теплопровідність

  • Гарна сила


Незважаючи на те, що нелегований титан володіє властивою теплопровідністю нижче за мідь або алюміній, її провідність все ще приблизно на 10-20% вища, ніж звичайні сплави з нержавіючої сталі. Завдяки своїй міцній міцності та здатності повністю протистояти корозії та ерозії від течії, турбулентні рідини, стіни титану можуть різко знижуватися, щоб мінімізувати опір теплопередачі (і вартості). Титан - гладкий, безкородинний, важко прилягати до поверхонь, з часом підтримує високу чистоту. Ця поверхня сприяє краплинній конденсації з водних парів, тим самим підвищуючи показники конденсації в холодильнику / конденсаторах порівняно з іншими металами, як вказано.